счетчик гейгера стс-5 инструкция

Счётчик Гейгера

Счётчик Гейгера - Мюллера

Д ля определения уровня радиации применяется специальный прибор – дозиметр. И для таких приборов бытового и большинства профессиональных устройств дозиметрического контроля, в качестве чувствительного элемента используется счетчик Гейгера . Это часть радиометра позволяет достаточно точно определить уровень радиации.

История появления счетчика Гейгера

В первые, устройство для определения интенсивности распада радиоактивных материалов появилось на свет в 1908 году, его изобрел немецкий физик Ганс Гейгер . Спустя двадцать лет, совместно с еще одним физиком Вальтером Мюллером прибор был усовершенствован, и в честь этих двух ученых и был назван.

В период развития и становления ядерной физики в бывшем советском союзе, также были созданы соответствующие устройства, которые широко применялись в вооруженных силах, на атомных электростанциях, и в специальных группах радиационного контроля гражданской обороны. В состав таких дозиметров, начиная с семидесятых годов прошлого века, входил счетчик, основанный на принципах Гейгера, а именно СБМ-20 . Данный счетчик, ровно, как и еще один его аналог СТС-5 . широко применяется и по настоящий момент, а также входит в состав современных средств дозиметрического контроля .

Рис.1. Газоразрядный счетчик СТС-5.

Рис.2. Газоразрядный счетчик СБМ-20.

Принцип работы счетчика Гейгера – Мюллера

И дея регистрации радиоактивных частиц предложенной Гейгером относительно проста. Она основана на принципе появления электрических импульсов в среде инертного газа под действием высокозаряженной радиоактивной частицы или кванта электромагнитных колебаний. Чтобы подробней остановиться на механизме действия счетчика, остановимся немного на его конструкции и процессах происходящих в нем, при прохождении радиоактивной частицы через чувствительный элемент прибора.

Р егистрирующее устройство представляет собой герметичный баллон или контейнер, который наполняется инертным газом, это может быть неон, аргон и т.д. Такой контейнер может быть изготовлен из металла или стекла, причем газ в нем находиться под низким давлением, это делается специально, чтобы упростить процесс регистрации заряженной частицы. Внутри контейнера расположены два электрода (катод и анод) на которые подается высокое напряжение постоянного тока через специальный нагрузочный резистор.

Рис.3. Устройство и схема включения счетчика Гейгера.

П ри активации счетчика в среде инертного газа на электродах не возникает разряда за счет высокого сопротивления среды, однако ситуация меняется если в камеру чувствительного элемента прибора попадает радиоактивная частица или квант электромагнитных колебаний. В этом случае частица, имеющая заряд достаточно высокой энергии, выбивает некоторое количество электронов из ближайшего окружения, т.е. из элементов корпуса или физически самих электродов. Такие электроны, оказавшись в среде инертного газа, под действием высокого напряжения между катодом и анодом, начинают двигаться в сторону анода, по пути ионизируя молекулы этого газа. В результате они выбивают из молекул газа вторичные электроны, и этот процесс растет в геометрических масштабах, пока между электродами не происходит пробой. В состоянии разряда цепь замыкается на очень короткий промежуток времени, а это обуславливает скачок тока в нагрузочном резисторе, и именно этот скачок и позволяет зарегистрировать прохождение частицы или кванта через регистрационную камеру.

Т акой механизм позволяет зарегистрировать одну частицу, однако в среде, где ионизирующее излучение достаточно интенсивно, требуется быстрое возвращение регистрационной камеры в исходное положение, для возможности определения новой радиоактивной частицы . Это достигается двумя различными способами. Первый из них заключается в том, чтобы на короткий промежуток времени прекратить подачу напряжения на электроды, в этом случае ионизация инертного газа резко прекращается, а новое включение испытательной камеры, позволяет начать регистрацию с самого начала. Такой тип счетчиков носит название несамогасящиеся дозиметры . Второй тип устройств, а именно самогасящиеся дозиметры, принцип их действия заключается в добавлении в среду инертного газа специальных добавок на основе различных элементов, к примеру, бром, йод, хлор или спирт. В этом случае их присутствие автоматически приводит к прекращению разряда. При таком строении испытательной камеры в качестве нагрузочного резистора используются сопротивления иногда на несколько десятков мегаом. Это позволяет во время разряда резко уменьшить разность потенциалов на концах катода и анода, что прекращает токопроводящий процесс и камера возвращается в исходное состояние. Стоит отметить, что напряжение на электродах менее 300 вольт автоматически прекращает поддержание разряда.

Весь описанный механизм позволяет регистрировать огромное количество радиоактивных частиц за короткий промежуток времени.

Ч тобы понимать, что именно регистрируют счетчики Гейгера – Мюллера . стоит остановиться на том, что же такое радиация и какие виды ее существуют. Сразу стоит оговориться, что газоразрядные счетчики, которые входят в состав большинства современных дозиметров, способны только зарегистрировать количество радиоактивных заряженных частиц или квантов, но не могут определить, ни их энергетических характеристик, ни тип излучения. Для этого дозиметры делают более многофункциональными и целевыми, и чтобы правильно их сравнивать следует более точно понимать их возможности.

П о современным представлениям ядерной физики радиационное излучение можно разделить на два типа, первый в видеэлектромагнитного поля . второй в виде потока частиц (корпускулярное излучение). К первому типу можно отнести поток гамма-частиц или рентгеновское излучение . Главной их особенностью является способность распространяться в виде волны на очень большие расстояния, при этом они достаточно легко проходят через различные предметы и могут без труда проникать в самые различные материалы. Для примера, если человеку нужно спрятаться от потока гамма-лучей, вследствие ядерного взрыва, то укрывшись в подвале дома или бомбоубежища, при условии его относительной герметичности, он сможет обезопасить себя от этого типа излучения только на 50 процентов.

Рис.4. Кванты рентгеновского и гамма-излучения.

Т акой тип излучения носит импульсный характер и характеризуется распространением в окружающей среде в виде фотонов или квантов, т.е. коротких вспышек электромагнитного излучения. Такое излучение может иметь различные энергетические и частотные характеристики, к примеру, рентгеновское излучение имеет в тысячи раз меньшую частоту, чем гамма–лучи. Поэтому гамма-лучи существенно более опасны для человеческого организма и их воздействие носит значительно более разрушительный характер.

И злучение, основанное на корпускулярном принципе, это альфа и бета частицы (корпускулы). Они возникают в результате ядерной реакции, при которой происходит превращение одних радиоактивных изотопов в другие с выделением колоссального количества энергии. При этом бета-частицы представляют собой поток электронов, а альфа-частицы, существенно более крупные и более устойчивые образования, состоящие из двух нейтронов и двух протонов связанных друг с другом. По сути, такое строение имеет ядро атома гелия, поэтому вполне можно утверждать, что поток альфа-частиц это поток ядер гелия.

П ринята следующая классификация . наименьшей проникающей способностью обладают альфа-частицы, чтобы от них защититься, человеку достаточно и плотного картона, большей проникающей способностью обладают бета-частицы, чтобы человек мог обезопасить себя от потока такого излучения ему потребуется уже металлическая защита в несколько миллиметров толщиной (к примеру, алюминиевый лист). От гамма - квантов практически не существует защиты, и они распространяются на значительные расстояния, затухая по мере отдаления от эпицентра или источника, и подчиняясь законам распространения электромагнитных волн.

Рис.5. Радиоактивные частицы альфа и бета типа.

К оличество энергии, которой обладают все эти три типа излучения, также различны, и наибольшей из них обладает поток альфа частиц. Для примера, энергия, которой обладают альфа частицы в семь тысяч раз больше, чем энергия бета-частиц . т.е. проникающая способность различных типов радиации, находится в обратно пропорциональной зависимости от их проникающей способности.

Д ля человеческого организма наиболее опасным типом радиоактивного излучения считаются гамма кванты . за счет высокой проникающей способности, а затем по убывающей, бета-частицы и альфа-частицы. Поэтому, определить альфа-частицы достаточно трудно, если сказать невозможно обычным счетчиком Гейгера - Мюллера. так как для них является препятствием практически любой объект, не говоря уже о стеклянном или металлическом контейнере. Определить бета-частицы таким счетчиком можно, но лишь в том случае, когда их энергии достаточно для прохождения через материал контейнера счетчика.

Для бета-частиц с малыми энергиями обычный счетчик Гейгера – Мюллера неэффективен.

О братная ситуация с гамма-излучением, есть вероятность, что они насквозь пройдут через контейнер, не запустив реакцию ионизации. Для этого в счетчиках устанавливают специальный экран (из плотной стали или свинца), который позволяет снизить энергию гамма-квантов и активировать, таким образом, разряд в камере счетчика.

Базовые характеристики и отличия счетчиков Гейгера – Мюллера

С тоит также осветить некоторые базовые характеристики и отличия различных дозиметров, оборудованных газоразрядными счетчиками Гейгера – Мюллера. Для этого следует сравнить некоторые из них.

Наиболее распространенные счетчики Гейгера – Мюллера оборудованы цилиндрическими или торцевыми датчиками. Цилиндрические похожи на продолговатый цилиндр в виде трубки с небольшим радиусом. Торцевая ионизационная камера имеет округлую или прямоугольную форму небольших размеров, но со значительной торцевой рабочей поверхностью. Иногда встречаются разновидности торцевых камер с удлиненной цилиндрической трубкой с небольшим входным окном с торцевой стороны. Различные конфигурации счетчиков, а именно самих камер, в состоянии регистрировать разные типы излучений, или же их комбинации, (к примеру, комбинации гамма и бета лучей, или всего спектра альфа, бета и гамма). Такое становится возможным благодаря специально разработанной конструкции корпуса счетчика, а также материала, из которого он изготавливается.

Е ще одной важной составляющей для целевого применения счетчиков это площадь входного чувствительного элемента и рабочей зоны . Другими словами это сектор, через который будут попадать, и регистрироваться интересующие нас радиоактивные частицы. Чем больше эта площадь, тем больше счетчик будет в состоянии уловить частиц, и тем сильнее будет его чувствительность к радиации. В паспортных данных к профессиональным дозиметрам указывается площадь рабочей поверхности, как правило, в квадратных сантиметрах.

Е ще один важный показатель, который указывается в характеристиках к дозиметру, это величина шума (измеряется в импульсах в секунду). Другими словами, этот показатель можно назвать величиной собственного фона. Его можно определить в лабораторных условиях, для этого прибор помещают в хорошо защищенном помещении или камере, как правило, с толстыми стенками из свинца, и регистрируют уровень радиации, который испускает само устройство. Понятно, что если такой уровень будет достаточно существенным, то эти наведенные шумы непосредственно отразятся на погрешности измерений.

Каждый профессиональный и бытовой дозиметр радиации обладает такой характеристикой, как радиационная чувствительность, также измеряется в импульсах в секунду (имп/с), или в импульсах на микрорентген (имп/мкР). Такой параметр, а точнее его использование, напрямую зависит от источника ионизирующего излучения, на который настраивается счетчик, и по которому будет проводиться дальнейшее измерение. Часто настройку производят по источникам, включающим такие радиоактивные материалы как, радий – 226, кобальт – 60, цезий – 137, углерод – 14 и другие.

Е ще один показатель, по которому стоит сравнивать дозиметры, это эффективность регистрации ионного излучения или радиоактивных частиц. Существование этого критерия связано с тем, что не все пройденные через чувствительный элемент дозиметра радиоактивные частицы будут зарегистрированы. Это может происходить в случае, когда квант гамма-излучения не вызвал ионизацию в камере счетчика, или количество прошедших частиц и вызвавших ионизацию и разряд столь велико, что устройство неадекватно их подсчитывает, и по некоторым другим причинам. Чтобы точно определить данную характеристику конкретного дозиметра, его тестируют при помощи некоторых радиоактивных источников, к примеру, плутония- 239 (для альфа-частиц), или таллия – 204, стронция – 90, иттрия - 90 (бета-излучатель), а также других радиоактивных материалов.

С ледующий критерий, на котором необходимо остановиться, это диапазон регистрируемых энергий . Любая радиоактивная частица или квант излучения обладают различной энергетической характеристикой. Поэтому, дозиметры рассчитаны на измерение не только конкретного типа излучения, но и на их соответствующую энергетическую характеристику. Такой показатель измеряется в мегаэлектронвольтах или килоэлектронвольтах, (МэВ, КэВ). К примеру, если бета-частицы не обладают достаточной энергией, то они не смогут выбить электрон в камере счетчика, и поэтому не будут зарегистрированы, или, только высокоэнергетические альфа-частицы смогут пробиться через материал корпуса счетчика Гейгера – Мюллера и выбить электрон.

И сходя из всего вышеизложенного, современные производители дозиметров радиации выпускают широкий ассортимент приборов для различных целевых назначений и конкретных отраслей промышленности. Поэтому стоит рассмотреть конкретные разновидности счетчиков Гейгера.

Различные варианты счетчиков Гейгера – Мюллера

П ервый вариант дозиметров, это устройства, рассчитанные на регистрацию и обнаружение гамма-фотонов и высокочастотного (жесткого) бета-излучения. На данный диапазон измерений рассчитаны практически все из ранее произведенных и современных, как бытовых например: дозиметр МКС-05 Терра-П. так и профессиональных дозиметров радиации, например: дозиметр РКС-01 СТОРА. Такое излучение обладает достаточной энергией и большой проникающей способностью, чтобы камера счетчика Гейгера смогла их зарегистрировать. Такие частицы и фотоны легко проникают через стенки счетчика и вызывают процесс ионизации, а это легко регистрируется соответствующей электронной начинкой дозиметра.

Д ля регистрации такого типа радиации прекрасно подходят популярные счетчики типа СБМ-20 . имеющие датчик в виде цилиндрической трубки-баллона с расположенными коаксиально проволочными катодом и анодом. Причем, стенки трубки датчика служат одновременно катодом и корпусом, и изготовлены из нержавеющей стали. Данный счетчик имеет следующие характеристики:

площадь рабочей зоны чувствительного элемента 8 квадратных сантиметров;
радиационная чувствительность по гамма излучению порядка 280 имп/с, или 70 имп/мкР (тестирование проводилось по цезию – 137 при 4 мкР/с);
собственный фон дозиметра составляет порядка 1 имп/с;
датчик рассчитан на регистрацию гамма-излучения с энергией в диапазоне от 0,05МэВ до 3МэВ, и бета-частиц с энергией 0,3МэВ по нижней границе.

Рис.6. Устройство счетчика Гейгера СБМ-20.

У данного счетчика существовали различные модификации, к примеру, СБМ-20- 1 или СБМ-20У . которые имеют похожие характеристики, но отличаются принципиальной конструкцией контактных элементов и измерительной схемой. Другие модификации этого счетчика Гейгера – Мюллера, а это СБМ-10, СИ29БГ, СБМ-19, СБМ-21, СИ24БГ имеют похожие параметры также, многие из них встречаются в бытовых дозиметрах радиации, которые можно найти в магазинах и на сегодняшний день.

С ледующая группа дозиметров радиации рассчитана на регистрацию гамма-фотонов и рентгеновского излучения . Если говорить о точности таких устройств, то следует понимать, что фотонное и гамма излучение представляет собой кванты электромагнитного излучения, которые движутся со скоростью света (порядка 300 000 км/с), поэтому зарегистрировать подобный объект представляется достаточно трудной задачей.

Эффективность работы таких счетчиков Гейгера составляет порядка одного процента.

Ч тобы повысить ее требуется увеличение поверхности катода. По сути, гамма-кванты регистрируются косвенным способом, благодаря выбитым ими электронам, которые участвуют в последствие в ионизации инертного газа. Чтобы максимально эффективно способствовать этому явлению, специально подбираются материал и толщина стенок камеры счетчика, а также размеры, толщина и материал катода. Здесь, большая толщина и плотность материала могут снизить чувствительность регистрационной камеры, а слишком малая позволит легко попадать высокочастотному бета-излучению в камеру, а также увеличит количество естественных для прибора радиационных шумов, что заглушит точность определения гамма-квантов. Естественно, что точные пропорции подбираются производителями. По сути, на данном принципе, изготавливаются дозиметры на основании счетчиков Гейгера – Мюллера для прямого определения гамма излучения на местности, при этом такой прибор исключает возможность определения любых других видов излучения и радиоактивного воздействия, что позволяет точно определить радиационную загрязненность и уровень негативного воздействия на человека только по гамма-излучению.

В отечественных дозиметрах, которые оснащены цилиндрическими датчиками, устанавливаются следующие их типы: СИ22Г, СИ21Г, СИ34Г, Гамма 1-1, Гамма – 4, Гамма – 5, Гамма – 7ц, Гамма – 8, Гамма – 11 и многие другие. Причем в некоторых типах устанавливается специальный фильтр на входном, торцевом, чувствительном окне, который специально служит для отсечения альфа и бета-частиц, и дополнительно увеличивающий площадь катода, для более эффективного определения гамма-квантов. К таким датчикам можно отнести Бета – 1М, Бета – 2М, Бета – 5М, Гамма – 6, Бета – 6М и прочие.

Ч тобы понять более наглядно принцип их действия стоит подробней рассмотреть один из таких счетчиков. К примеру, торцевой счетчик с датчиком Бета – 2М . который имеет округлую форму рабочего окна, составляющего порядка 14 квадратных сантиметров. При этом радиационная чувствительность к кобальту - 60 составляет порядка 240 имп/мкР. Данный тип счетчика имеет очень низкие показатели собственного шума . который составляет не более 1 импульса в секунду. Это возможно за счет толстостенной свинцовой камеры, которая в свою очередь рассчитана на регистрацию фотонного излучения с энергией в диапазоне от 0,05 МэВ до 3 МэВ.

Рис.7. Торцевой гамма-счетчик Бета-2М.

Для определения гамма излучения вполне можно использовать счетчики для гамма-бета импульсов, которые рассчитаны на регистрацию жестких (высокочастотных и высокоэнергетических) бета-частиц и гамма-квантов. К примеру, модель СБМ – 20. Если в этой модели дозиметра вы хотите исключить регистрацию бета-частиц, то для этого достаточно установить свинцовый экран, или щит из любого другого металлического материала (свинцовый экран эффективнее). Это наиболее распространенный способ, каким пользуются большинство разработчиков при создании счетчиков для гамма и рентгеновского излучения.

Регистрация «мягкого» бета-излучения.

К ак мы уже ранее упоминали, регистрация мягкого бета излучения (излучение с низкими энергетическими характеристиками и сравнительно небольшой частоты), достаточно трудная задача. Для этого требуется обеспечить возможность более легкого их проникновения в регистрационную камеру. Для этих целей, изготавливается специальное тонкое рабочее окно, как правило, из слюды или полимерной пленки, которое практически не создает препятствий для проникновения бета-излучения этого типа в ионизационную камеру. При этом катодом может выступать непосредственно сам корпус датчика, а анод представляет собой систему линейных электродов, которые равномерно распределены и смонтированы на изоляторах. Регистрационное окно выполнено в торцевом варианте, и на пути бета-частиц в таком случае оказывается только тонкая слюдяная пленка. В дозиметрах с такими счетчиками регистрация гамма излучения идет, как приложение и по сути, как дополнительная возможность. А если требуется избавиться от регистрации гамма-квантов, то необходимо минимизировать поверхность катода.

Рис.8. Устройство торцевого счетчика Гейгера.

С тоит отметить, что счетчики для определения мягких бета-частиц были созданы уже достаточно давно и с успехом применялись во второй половине прошлого века. Среди них наиболее распространенными были датчики типа СБТ10 и СИ8Б . которые имели тонкостенные слюдяные рабочие окна. Более современный вариант такого прибора Бета-5 имеет площадь рабочего окна порядка 37 кв/см, прямоугольной формы из слюдяного материала. Для таких размеров чувствительного элемента, прибор в состоянии регистрировать около 500 имп/мкР, если измерять по кобальту – 60. При этом эффективность определения частиц составляет до 80 процентов. Прочие показатели этого прибора выглядят следующим образом: собственный шум составляет 2,2 имп/с. диапазон определения энергий от 0,05 до 3 МэВ, при этом нижний порог определения мягкого бета-излучения составляет 0,1 МэВ.

Рис.9. Торцевой бета-гамма-счетчик Бета-5.

И естественно, стоит упомянуть о счетчиках Гейгера – Мюллера. способных регистрировать альфа-частицы. Если регистрация мягкого бета-излучения представляется достаточно сложной задачей, то зафиксировать альфа-частицу, даже имеющую высокие энергетические показатели, еще более сложная задача. Такую проблему можно решить только соответствующим уменьшением толщины рабочего окна до толщины, которой будет достаточно для прохождения альфа-частицы в регистрационную камеру датчика, а также практически полным приближением входного окна к источнику излучения альфа-частиц. Такое расстояние должно равняться 1 мм. Понятно, что такое устройство автоматически будет регистрировать любые другие типы излучения, и, причем с достаточно высокой эффективностью. В этом есть и положительная и отрицательная сторона:

Положительная – такой прибор можно использовать для самого широкого спектра анализа радиоактивного излучения

Отрицательная – за счет повышенной чувствительности, будет возникать значительное количество шумов, которые затруднят анализ полученных регистрационных данных.

К роме того, слишком тонкое слюдяное рабочее окно хотя и повышает возможности счетчика, однако в ущерб механической прочности и герметичности ионизационной камеры, тем более что само окно имеет достаточно большую площадь рабочей поверхности. Для сравнения, в счетчиках СБТ10 и СИ8Б, о которых мы упоминали выше, при площади рабочего окна около 30 кв/см, толщина слюдяного слоя составляет 13 – 17 мкм, а при необходимой толщине для регистрации альфа-частиц в 4-5 мкм, входное окно можно сделать лишь не более 0,2 кв/см. речь идет о счетчике СБТ9.

О днако, большую толщину регистрационного рабочего окна можно компенсировать близостью к радиоактивному объекту, и наоборот при сравнительно небольшой толщине слюдяного окна, появляется возможность зарегистрировать альфа-частицу на уже большем расстоянии, чем 1 -2 мм. Стоит привести пример, при толщине окна до 15 мкм, приближение к источнику альфа-излучения должно составлять менее 2 мм, при этом под источником альфа-частиц понимается излучатель плутоний – 239 с энергией излучения 5 МэВ. Продолжим, при толщине входного окна до 10 мкм, зарегистрировать альфа-частицы возможно уже на расстоянии до 13 мм, если сделать слюдяное окно толщиной до 5 мкм, то альфа-излучение будет регистрироваться на расстоянии 24 мм, и т.д. Еще один важный параметр, который напрямую влияет на возможность обнаружения альфа-частиц, это их энергетический показатель. Если энергия альфа-частицы больше чем 5 МэВ, то соответственно увеличиться расстояние ее регистрации для толщины рабочего окна любого типа, а если энергия меньше, то и расстояние требуется уменьшать, вплоть до полной невозможности зарегистрировать мягкое альфа-излучение.

Е ще одним важным моментом, позволяющим увеличить чувствительность альфа счетчика, это уменьшение регистрационной способности для гамма-излучения. Чтобы сделать это, достаточно минимизировать геометрические размеры катода, и гамма-фотоны будут проходить через регистрационную камеру не вызывая ионизации. Такая мера позволяет уменьшить влияние на ионизацию гамма-квантов в тысячи, и даже десятки тысяч раз. Устранить влияние бета-излучения на регистрационную камеру уже не представляется возможным, однако из этой ситуации есть довольно простой выход. Вначале регистрируется альфа и бета излучение суммарного типа, затем устанавливается фильтр из плотной бумаги, и совершается повторный замер, который зарегистрирует только бета-частицы. Величина альфа-излучения в этом случае рассчитывается как разность общего излучения и отдельного показателя расчета бета-излучения.

Для примера. стоит предложить характеристики современного счетчика Бета-1, который позволяет зарегистрировать альфа, бета, гамма излучения. Вот эти показатели:

площадь рабочей зоны чувствительного элемента 7 кв/см;
толщина слюдяного слоя 12 мкм, (расстояние эффективного обнаружения альфа-частиц по плутонию – 239, порядка 9 мм. По кобальту - 60 радиационная чувствительность достигается порядка 144 имп/мкР);
эффективность измерения радиации для альфа-частиц - 20% (по плутонию - 239), бета-частиц – 45% (по таллию -204), и гамма-квантов – 60% (по составу стронций – 90, иттрий – 90);
собственный фон дозиметра составляет порядка 0,6 имп/с;
датчик рассчитан на регистрацию гамма-излучения с энергией в диапазоне от 0,05МэВ до 3МэВ, и бета-частиц с энергией более 0,1 МэВ по нижней границе, и альфа-частиц с энергией 5МэВ и более.

Рис.10. Торцевой альфа-бета-гамма-счетчик Бета-1.

К онечно, существует еще достаточно широкий ряд счетчиков Гейгера – Мюллера. которые предназначены для более узкого и профессионального использования. Такие приборы имеют ряд дополнительных настроек и опций (электрические, механические, радиометрические, климатические и пр.), которые включают в себя множество специальных терминов и возможностей. Однако на них мы концентрироваться не будем. Ведь для понимания базовых принципов действия счетчиков Гейгера – Мюллера . описанных выше моделей вполне достаточно.

В ажно также упомянуть, что существуют специальные подклассы счетчиков Гейгера . которые специально сконструированы для определения различных видов другого излучения. К примеру, для определения величины ультрафиолетового излучения, для регистрации и определения медленных нейтронов, которые функционируют по принципу коронного разряда, и другие варианты, которые не относятся к данной теме напрямую, и рассматриваться не будут.

Другие статьи

Счётчик Гейгера-Мюллера на СТС-5

Для дома нужен был простой счётчик Гейгера-Мюллера, в среднем они стоят 3-5 тыс. руб. Решил сделать его самостоятельно.

Теперь нужно было выбрать, на каком счётчике его сделать, выбрал СТС-5 т.к. он не дорогой и довольно надёжный. Так же можно сделать и на СБМ-20, СТС-6, СБМ-20У и т.д.

Теперь схема питания счётчика. Питаться будет от любого источника постоянного тока с напряжением от 7 до 10 В. Повышающий инвертор будет по схеме блокинг-генератора. Трансформатор(Тр1) - сердечник взят от трансформатора из компьютерного БП, магнитная проницаемость сердечника около 3000, первичная обмотка намотана эмалированным проводом d = 0,5 мм(для меньшего сопротивления) 8 витков, вторичная(550+-20 витков) и обмотка ОС(6 +-2 витков) намотаны эмалированным проводом d=0,2 - 0,35 мм(можно и тоньше, но будет легко рваться). Диаметр провода не имеет значения т.к. ток не будет привышать 0,02А в пике.

Для подсчёта импульсов выбрал счётчик на К176ИЕ4. Микросхемы серии 176 выбираю потому, что они очень мало потребляют и напряжение питания от 6 до 12 В. Счётчик сделал до 9999. Но появилась проблема, со счётчика при попадании шёл не одиночный импульс, а серия из 2 - 10 импульсов. Для решения этой проблемы сделал "ждущий мультивибратор"на К176ЛА7. Потом подключил светодиод(маломощный, ТХ не знаю) последовательно счётчику СТС-5 и пьезоизлучатель последовательно резистору (R2) 5 МОм.

Засекать время (30 сек) придётся вручную, т.к. таймера нет для уменьшения расхода энергии.

Если необходимо узнать полученную дозу(в мкРен) за определённое время, число импульсов надо разделить на 120.

За секунду может быть несколько(иногда десятков и сотен) импульсов, а в следующую секунду ни одного, поэтому необходимо делать замер на протяжении нескольких секунд(От 5 и дольше).

Естественный фон - 8-20 мкРн/час в среднем, это 16-40 имп/мин у СТС-5 или 1 импульс в 1,5-4 сек.

Повышенный, но допустимый - 20-35 мкРн/час, это 40-70 имп/мин у СТС-5 или 1 импульс в 1-1,5 сек.

Максимально допустимый - 60-80 мкРн/час, это 120-140 имп/мин у СТС-5 или 2 импульса в сек.

Опасный - более 100 мкРн/час, это 200 и более имп/мин у СТС-5, или 3 и более импулься в сек.

Теперь про "Счётчик на К176ИЕ4".

В зависимости от целей счётчик можно сделать до 9, 99, 999, 9999 и так до бесконечности, всё зависит от того, где будет применяться счётчик. Для измерения нормального фона вполне подойдёт и счётчик до 99 т.е. на 2-х К176ИЕ4.

Теперь про эту микросхему:

Данная микросхема считает импульсы поступившие на 4 ногу (С) на спаде.

5 нога(R) служит для сброса, если она "висит в воздухе" на ней логическая 1, поэтому её необходимо подключить к GND через резистор 1 кОм(+-200 Ом)(на схеме R4).

6 нога (S) предназначена для переключения режимов работы микросхемы с разными индикаторами. Если этот вывод соединить с + питания, то микросхема переходит в режим работы с индикатором с общим анодом, если с GND – то в режим индикатора с общим катодом.

Со 2 ноги (p) выходит каждый десятый импульс из поступивших на 4 ногу (С). Эта нога подключается к 4 (С) ноге следующей микросхемы, отвечающей за следующий разряд.

3 (4) нога не пригодится, с неё выходит каждый 4 импульс, поступивший на 4 ногу (С).

14 нога это Vcc микросхемы.

7 нога это GND микросхемы.

Подключение к индикатору:

нога - сегмент
1 - g
8 - f
9 - a
10 - b
11 - c
12 - d
13 - e

Немного про К176ЛА7:

Вот, что получилось:

Список радиоэлементов

Счетчик гейгера на СТС-5

Отправляясь в лес по ягоды и грибы или на рынок за покупками, не лишним окажется малогабаритный приборчик, способный просигнализировать о том, что излучение продуктов выше естественного фона.

На втором рисунке приведена схема прибора, фиксирующего даже слабое бета- и гамма-излучение. Датчиком в приборе служит счетчик VL1 марки СТС-5, называемый еще счетчиком Гейгера — Мюллера .

Этот счетчик представляет цилиндр диаметром 12 мм и длиной 113 мм. Он имеет многолетнюю историю и выпускается давно. Его рабочее напряжение составляет 400 В, поэтому в схеме прибора предусмотрен преобразователь напряжения. Собран он по схеме блокинг-генератора на транзисторе VT1 типа КТ630 и трансформаторе Т1. Первичная обмотка трансформатора намотана проводом ПЭЛ-0,25: обмотка I содержит 15 витков, а обмотка II — 45 витков. Вторичная обмотка III намотана проводом ПЭЛ-0,1 и содержит 550 витков. Трансформатор собирается на броневом сердечнике из феррита типа 1500НМ — 2000НМ.

Высокое напряжение для питания счетчика снимается с обмотки III и выпрямляется высокочастотным диодом VD2 типа КД410.

Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 усиливает импульсы, возникающие при ионизационном пробое в датчике VL1. При этом в наушнике BF1 слышен щелчок и вспыхивает светодиод HL1, а напряжение, выпрямленное диодами VD3 и VD4, через резистор R5 поступает на микроамперметр РА1, отклоняя его стрелку пропорционально скорости чередования пробоев.
Резистор R5 служит для регулирования тока в головке прибора — это делают либо по градуированному прибору, либо приблизительно, ориентируясь на отклонение стрелки при естественном фоне излучения.

Для питания прибора используется батарейка с напряжением 1,5 В (один элемент типа LR6), а с преобразователя поступает высокое напряжение для питания счетчика и напряжение величиной около 12 В для питания усилителя.

Прибор в режиме ожидания потребляет около 10 мА. Все элементы размещаются в одном корпусе размером примерно 100x150x40 мм, а счетчик вынесен схемой двужильным экранированным кабелем. На схеме этот кабель не показан, как и выключатель питания прибора.

Транзистор КТ315Б можно заменить на KT342A, вместо диода КД410 можно использовать два последовательно включенных диода КД104А, вместо диодов КД105 можно использовать диоды КД226. Светодиоды типа АЛ307 можно заменить на светодиоды других типов, например, типа АЛ341.

В качестве датчика вместо CTC-5 можно использовать аналогичные датчики фирмы «Филипс» марок ZP1400, ZP 1310 или ZP1320.

Источник: журнал «Левша»

12 читателей, 12 самоделок

Lab

12 читателей, 17 самоделок

Еда, напитки

14 читателей, 36 самоделок

Электроника своими руками

10 читателей, 17 самоделок

Инструменты и приспособления

3 читателя, 3 самоделки

Красота и здоровье

5 читателей, 11 самоделок

Подарки своими руками

2 читателя, 2 самоделки

Для дома и быта

9 читателей, 13 самоделок

Полезные советы

11 читателей, 12 самоделок

Стройка и ремонт

5 читателей, 16 самоделок

Авто и мото

2 читателя, 0 самоделок

Компьютеры и ПО

5 читателей, 4 самоделки

Все группы →

Счётчик Гейгера на МК - Форум

Сообщение от ArtUrl1986

Народ, помогите, пожалуйста разобраться с построением счётчика Гейгера. Проблема состоит в том, что я сделав преобразователь 9В/400В, не могу детектировать импульсы от СТС-5. Мерял с помощью обычного китайского ДТ9205 - может импульсы слишком коротки и я не могу их "поймать"? Помогите пожалуйста с этим вопросом. Далее нужно обрабатывать кол-во импульсов с помощью МК Атмега8Л (обязательно). Жду предложений и консультаций по этому вопросу. Заранее спасибо.

Приведите схему включения счетчика Гейгера и поясните, что за прибор ДТ9205?

С уважением, Алексей.

Меню пользователя ALEX__A

Сказал спасибо: 12

Сказали Спасибо 63 раз(а) в 28 сообщении(ях)

Не спец в данном воросе, но если учесть что импульсы возникают в результате пробоя трубки гамма-частицами скорость которых можно взять в учебнике физики (самому лениво) то можно расчитать примерную длительность имульса (радиус трубки/на скорость излучения). Думаю длиетельность импульса будет не по плечу даже 40МГц МК.

Скорость гамма-кванта равна скорости света (разновидностью которого он, по существу, и является). Кому лениво посмотреть скорость света в вакууме - напомню: 300 000 км/сек. Но длительность импульса в счетчике по-моему превышает длительность прохождения кванта (могу и ошибаться - проходил это более 30 лет назад и потом ни разу не сталкивался).

Одновибратор применяется в приборах для измерения радиоактивности с ионизационной камерой (например, ДП-3Б). С газоразрядными счетчиками - я такого не встречал.

Все намного проще
В результате ионизации счетчик Гейгера-Мюллера начинает проводить ток, этим током можно разрядить конденсатор.
Длительность импульса легко корректируется в нужных пределах с помощью RC. Дальше считаем количество импульсов за контрольное время, делим/умножаем на поправочный коэффициент и выводим на табло.

__________________
Ремонтирую радио за деньги radioremont(&)mail.ru

Счетчик гейгера на СТС5 - Технический форум

Счетчик гейгера на СТС5

Попал мне вруки этот замечательный приборчик о котором я так мечтал совершенно случайно. Отдали мне его вместе с Ом метрами и КВольтметрами в кабинете физики по ненадобности. Питалось сие чудо от батарейки 4.5в. Как вы понимаете первым делом я попытался включить. Включил. Раздался истошный визг как позже выяснилось 300Вольтового преобразователя. (То что сиё чудо питается от 300В я узнал позже). Открыл. Включил. Коснулся контактов СТС5 ШАРАХ ТОКОМ! Оправившись от полученного шока (Слава богу что не убило) решил что это вовсе не счетчик гейгера а инвертор. Само собой попытался подключить паяльник к нему. Щелк вылетел предохранитель. Тогда я решил отложить разберательства и обратится к датащиту.
СТС-5 счетчик Гейгера-Мюллера >> 200грн, 600руб, в наличии 120шт. СТС5 лабораторное оборудование СТС 5 дозиметры радиометры ctc-5.
Окозался и правду, счетчик гейгера! Причем не дешовый. Хотя ХЗ сколько они стоят. Сейчас разбираюсь с подключением динамиков, но так как у меня высокоомных динамиков нет, буду через резистор подовать сигнал на ТДА, Как разберусь раскажу о радеационном загрязнении моего города - УФЫ
Ах! ДА! Фото:

Руководства, Инструкции, Бланки

Поиск

Новые файлы

Описание

Разбираем газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера